考虑储能动态充放电效率特性的风储电站运行优化

风电与储能联合是提升风电场消纳的有效途径,而储能效率直接影响风储联合发电系统的消纳效果,但目前的常数效率模型对储能的效率特性刻画不够精细。以等效风电消纳量最大为目标,建立了考虑储能动态效率的风储联合发电系统运行优化模型。该模型考虑了储能在充放电运行功率不同时的效率变化,将动态效率以分段函数形式纳入混合整数线性优化模型。基于实际风电场运行数据进行了仿真分析,对比了在单一储能和混合储能场景下,常数效率和动态效率模型对风储联合发电系统消纳效果和运行功率的影响,证明了动态效率特性对最大化消纳具有显著影响,是风储联合发电系统运行优化中值得考虑的因素。     

计及电压质量的配电网储能系统优化配置研究

风力发电功率的时间特性会对风电的消纳造成很大的制约,而配置储能系统是消纳系统弃风的有效手段。在对风力发电输出功率特性分析的基础上,建立了同时计及配置储能的经济效益和电压质量影响的配电网储能系统优化配置数学模型,并将灰色变异粒子群算法应用于模型的求解。通过对建立含风电并网的储能系统优化实例的计算对比分析,表明了优化模型的有效性及本文灰色变异粒子群法的优越性。研究成果为含风电并网的配电网风电消纳及储能优化配置提供有效的理论指导和技术参考。     

储能系统参与多应用场景的协同运行策略

风电出力与负荷需求的时序关系导致仅用于风电消纳的储能具有闲置的时段和容量,故其利用率低、经济效益不佳.针对该问题,探讨了利用此类储能的闲置容量和功率参与电力能量市场和备用辅助服务市场的可行性和兼容性,并提出储能系统参与3种应用场景的协同运行策略,以提高储能利用率.首先,通过最优机组组合问题研究储能用于促进风电消纳的运行计划.然后,优化利用储能闲置容量和功率参与电力能量市场和备用辅助服务市场,修正储能系统运行计划.此外,在储能投标备用容量时设置预留容量空间以保证备用可用.算例仿真验证了该方法可显著提高储能运营收益,并分析了储能初始荷电状态、容量和功率对各应用场景下收益的影响.     

计及需求响应的热电混合储能系统优化控制研究

风力发电因具有环保高效等优良特性而获得了广泛应用,但风电功率的反调峰特性会造成系统出现弃风严重的问题.为提高系统对风电的消纳量,基于热电混合储能消纳弃风原理和需求响应可转移负荷模型的分析,以热电混合储能系统的运行收益最大为优化目标,提出了计及需求响应的储热式电锅炉与储能装置相融合的风电消纳优化控制模型.通过IEEE 3...     

考虑电热混合储能与重构联合优化的配电网风电消纳策略

可再生能源消纳是促进节能减排、建设低碳智能电网的重要内容之一。该文着眼于配电网运行环节,引入主动网络重构措施,协同电热混合储能管控,提出适用于配电网风电消纳的多能源优化消纳模型与求解策略。首先,对配电网各单元(如分布式风电系统、电热混合储能系统等)功率模型进行分析,在此基础上建立综合电热混合储能管控和网络重构的非线性混合整数数学优化模型,并采用二阶锥手段松弛线性化非线性约束,实现模型的快速求解。算例仿真验证并展示了电热混合储能管控和网络重构的联合优化策略对配电网促进风电消纳的影响。     

提高风能利用水平的风电场群储能系统控制策略

由于风电具有间歇性、波动性等特性,同时风电装机比重显著增长,电网接纳风电的能力受到各种因素制约.为了提高风能利用水平,从风电场群角度出发提出一种储能系统的充放电策略以消纳风电.首先,基于风速实时数据和4h风速预测曲线以及负荷预测曲线,采用超前控制确定储能系统在一天内各时刻的充放电状态;然后,考虑储能系统的实时荷电状态和风电上网分时电价,以储能系统效益最大为目标,基于模糊控制确定储能系统的充放电功率,避免储能系统过充过放;最后,综合考虑储能系统消纳风电产生的电量效益、环境效益、调峰效益以及储能系统自身的设备投资成本和维护成本,以储能系统年净收益率和弃风消纳率为指标对所提策略进行评估.以东北某省的风电场群实际数据为例进行仿真分析,验证了所提策略的有效性.     

计及需求响应的风电储能两阶段调度优化模型及求解算法

为解决风电功率不确定性对系统稳定运行带来的影响,在含风电的系统优化调度问题中引入需求响应和储能系统。首先利用区间法模拟风电场景并构建了基于Kantorovich距离的场景削减策略,然后分别在需求侧和发电侧引入需求响应和储能系统,结合2阶段优化理论,以风电日前预测功率和超短期预测功率作为随机变量及其实现,构建了计及需求响应的风电储能2阶段调度优化模型。为求解该模型,在传统二进制粒子群算法中引入混沌搜索,构建了混沌二进制粒子群算法。最后,以IEEE 36节点10机系统进行算例仿真。结果表明,混沌二进制粒子群算法能够得到全局最优解,适用于风电储能系统2阶段模型求解;利用需求响应和储能系统的协作效应,可以抑制风电功率的不确定性,提高系统风电利用效率,降低系统发电煤耗水平,因此综合效益显著。     

考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法

大规模风电并网影响了电力系统的安全稳定运行,导致电网出现弃风现象,限制了风电的发展。考虑电力系统与热力系统的协调运行,使用电热混合储能系统与电网进行电量交换可以有效提升风电消纳水平,文章提出了一种考虑风电消纳的电热混合储能系统优化定容方法。首先,基于历史风电数据对风电功率建模,获得满足并网要求的目标并网风电功率;随后,采用电储能、电锅炉和储热设备组成电热混合储能系统,建立考虑电热混合储能系统运行约束,以系统总成本最低为目标的优化定容模型,并求解出电热混合储能系统的经济优化定容结果;最后,使用某电热综合能源系统的实测数据进行仿真计算,算例结果验证了所提方法对电热混合储能系统优化定容的有效性,在提高系统风电消纳能力的情况下保证了系统整体的经济效益。     

基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的经济性评估

针对蓄热式电锅炉消纳风电过程中无法匹配快速波动的风电功率等问题,本文提出了基于储能协调蓄热式电锅炉消纳风电供暖系统的方案,并对该方案的经济性进行了评估。从"风电-电网-电锅炉-储能"联合运行系统的成本与收益出发,以蓄热供暖日收益最大为目标函数,在充分考虑分时电价、风电上网电价、弃风电量以及蓄热式电锅炉功率调节次数等约束条件的基础上,建立了"源-网-荷-储"联合运行系统风电消纳经济性评估模型,利用粒子群算法对模型求解。采用某电锅炉消纳风电示范工程实际运行数据进行测试,验证了该模型的有效性。测试结果表明,储能系统的加入可以有效减少电锅炉功率调节次数,可为储能协调蓄热式电锅炉蓄热供暖消纳风电提供理论依据。     

采用自适应小波包分解的混合储能平抑风电波动控制策略

采用蓄电池和超级电容构建混合储能系统以平抑风电场输出功率波动,实现风电平滑并网。首先,针对不同风电出力场景下风电功率的波动特性,结合风电并网波动标准和混合储能系统性能特点,实现风电功率的自适应小波包分解和储能初级功率分配,得到风电并网功率和混合储能初级功率指令;其次,在混合储能系统内部,根据超级电容的荷电状态,利用模糊优化控制对蓄电池和超级电容的功率指令进行二次修正,得到优化后的混合储能功率分配指令。算例分析表明,所提策略能够自适应地实现风电功率的最优分解和合理分配,确保混合储能荷电状态工作在合理区间,有效改善风电输出功率波动平抑效果,保证混合储能系统长期稳定运行。     

多目标多工况双储能协同运行策略

针对风电场弃风严重、预测误差大和风电波动率较大等问题,提出一种计及多工况的多目标双储能协同运行策略.根据不同工况制定15 min时间尺度内的储能补偿负预测差值策略,并设定5 min时间尺度内的储能平抑风电波动策略.根据所提的不同策略设计2种运行方式.在此基础上,考虑双储能系统协同运行策略对容量配置的影响,建立以最大化补偿负预测差值和最大化平抑风电波动为目标函数的储能容量优化配置模型,采用结合遗传特征的粒子群算法进行求解.以中国新疆维吾尔自治区某50 MW风电场为例验证了所提策略的合理性及模型求解方法的有效性.     

考虑风电计划跟踪的储能调度模糊控制系统研究

风储联合发电可在一定程度上确保风电功率并网计划的可靠实现,其关键技术离不开有效的储能能量管理与控制。提出了一种储能双层模糊控制策略。首先,利用改进的遗传算法优化自适应神经模糊推理系统,以获得未来风电功率。然后,结合实际储能荷电状态与风电功率并网计划动态跟踪调节需求,经双层模糊控制规则反复修正储能系统吞吐功率,确保储能系统的安全工作与功率计划跟踪目标的多任务执行。最后,利用现有仿真平台,采用风电场实际运行数据,通过将仿真结果与传统模糊控制进行对比,验证了所提策略的优越性。仿真结果表明,双层模糊控制策略能够在降低储能荷电状态越限次数的同时,进一步提高风电机组并网发电能力。     

提升风电场有功调节能力的风储系统多时间尺度运行策略

为缓解风电自身有功调节能力差的问题,提出一种用于提升风电场有功调节能力的风储系统多时间尺度运行策略。首先,为减少储能充放电状态转换次数,将储能单元划分为充、放电组,分别承担充、放电需求,根据储能单元荷电状态,采用储能单元动态分组机制更新充、放电组中的储能单元。其次,基于模型预测控制方法构建风储系统多时间尺度运行模型,用于提升风电场不同时间尺度的有功调节能力。提出储能单元功率分配策略,精细化管理储能单元有序动作,优化储能出力在各单元间的功率分配。最后以新疆某风电场构建算例,结果表明,所提策略能有效提升风储系统有功调节能力并减少储能充放电状态转换次数。     

马尔可夫预测的多目标优化储能系统平抑风电场功率波动

在高比例风电主导的可再生能源电力系统中,配置储能系统是缓解风电功率波动、实现削峰填谷、提高风电可调度性的有效解决方案。文中从大规模储能出力水平以及风电未来输出对当前储能运行影响的角度出发,设计了风储联合运行的多目标优化仿真模型。采用马尔可夫预测模型形成风功率未来输出评估,同时利用粒子群优化算法实时滚动优化风储并网功率,获得储能电池最优运行策略。利用某百兆瓦级风电场的典型风功率数据进行仿真,仿真结果表明所提方法平滑效果良好,避免了储能电池过度充放电,防止了储能电池进入死区的情况,提高了风储一体化系统的可靠性和经济性。     

电池储能系统用于风电功率部分“削峰填谷”控制及容量配置

为缩减风电输出功率小时级的峰谷差,减小风电功率间歇性、波动性对规模化风电并网带来的不利影响,基于风电功率短期预测技术的小时级风电功率输出指令,提出风电功率部分“削峰填谷”控制策略,利用电池储能系统（battery energy storage system,BESS）缩减小时级尺度的风电功率峰谷差,并在各时间窗口内将风储合成出力的风电功率波动限制在一定的带宽范围以内;提出基于正态分布的储能功率计算方法,基于电池储能系统优化控制策略,分析电池储能系统实现部分“削峰填谷”控制策略与储能容量之间的关系。仿真实验结果验证该控制策略下储能容量配置的正确性与可行性。     

基于时序运行模拟的新能源配置储能替代火电规划模型

随着风电、光伏自身成本不断下降,经济性上逐步具有替代火电的条件,同时,随着风电、光伏替代火电规模的增加,系统需要引入储能来应对系统不断增强的净负荷波动。为更加科学地量化评估新能源配置储能替代火电的经济性和规模,首先建立计及电力系统灵活性需求、基于精细化时序曲线运行模拟的电源和储能联合优化规划模型,以系统总成本最低为优化目标,考虑投资决策约束和运行约束,统筹优化不同成本情景下的电源和储能容量,提出新能源配置储能替代火电的经济性分析流程。其次,基于以上模型方法,优化计算某区域电网高、中、低3种成本情景下的电源和储能容量,并分析不同成本情景下新能源配置储能替代火电的演变过程。最后,提出新能源配置储能不同程度替代火电的条件。     

应用于并网风电场的有源型电压源直流输电系统控制策略

风能是一种间歇性能源,大容量风电并网对电网的运行造成了影响,这些问题将制约风力发电的进一步发展。研究利用有源型电压源直流输电技术,解决大容量风电的波动对电网带来影响的问题。通过对有源型电压源直流输电技术的分析,提出将储能单元的充放电功率与其参考值的偏差作为直流电压控制的附加信号的控制策略。通过控制并联在有源型电压源直流输电系统的储能单元的充放电功率,补偿风电的功率波动,从而使风电场注入到电网的功率稳定。仿真结果验证了该控制策略的可行性。     

计及碳收益的风电场混合储能容量优化配置

风电场输出功率波动剧烈,直接并网会影响电力系统的安全稳定运行,需要配置储能平滑风电功率使其满足并网要求。为克服滑动平均法追随性差而导致储能配置容量较大的问题,提出分级滑动平均法用于确定风电功率平滑目标;采用Butterworth低通滤波对风电功率偏移量进行分解,将低频分量和高频分量分别作为锂电池储能和飞轮储能的参考功率;考虑储能初始投资及置换等成本以及售电收益、碳交易收益,建立风电场混合储能容量优化配置模型,并采用自适应混沌粒子群优化算法进行求解;利用某48MW风电场的运行数据进行仿真验证。仿真结果表明：分级滑动平均法更适用于确定风电功率平滑目标,锂电池与飞轮混合储能有利于提高风储系统全生命周期的净收益。